Британские ученые выяснили, что Земля 720-640 тысяч лет назад представляла собой не замороженный "снежок", как считают геологи сегодня, а была похожа Европу и Энцелад, спутники Юпитера и Сатурна с их подледными океанами и вулканами, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

Так выглядела Земля 850 миллионов лет назадГипотеза "белой Земли", или Земли-"снежка" (snowball Earth) предполагает, что в один из периодов неопротерозойской эры, примерно 625-850 миллионов лет назад, планета "промерзла" вплоть до экватора. Существуют разные версии этой гипотезы — от "слякотной", по которой океан у экватора оттаивал, по крайней мере, на несколько месяцев в году, до "ледышки", когда льдом была покрыта абсолютно вся земная поверхность.

До настоящего времени ученые считали, что Земля вряд ли промерзла полностью, так как в таком случае даже массированных выбросов СО₂ и других парниковых газов не должно было хватить для того, чтобы растопить все льды. В пользу этого говорит то, что в некоторых регионах Земли можно найти типично "водные" отложения щелочных пород, сформировавшиеся в это время. Тем не менее, сам механизм поддержания океанов в жидком виде оставался неясным.

Том Гернон из университета Саутхемптона (Великобритания) и его коллеги выяснили, что на самом деле Земля была похожа не на "снежок", а была своеобразным аналогом "водных" лун Юпитера и Сатурна, воссоздав на компьютере одно из ключевых событий этой эпохи – разлом Родинии, первого суперконтинента в истории нашей планеты.

"Когда вулканические породы выбрасываются на поверхность дна океанов, они проходят цикл крайне быстрых и сильных химических изменений, которые сильно меняют биогеохимию океанических вод. Мы выяснили, что многие геологические и геохимические феномены, связанные с эпохой Земли-"снежка", хорошо укладываются в идею обильных извержений подводных вулканов на кромках срединно-океанических хребтов", — заявил ученый.

Команда Гернона проверила эту идею, создав компьютерную модель распада Родинии и связанных с этим извержений вулканов. Эти расчеты показали, что вулканы выбрасывали огромное количество тепла и целый ряд химических веществ, преобразовавших облик подледного океана Земли.

Взаимодействие выбрасываемых пород и воды приводило к осаждению и формированию огромного количества так называемых гиалокластитов – пород, содержащих большое количество ионов фосфора, кальция и целого ряда других щелочных металлов. Гиалокластиты нестабильны по своей химической природе. Они быстро превращаются в своеобразное "стекло", из которого вымываются все ионы, что делает окружающую воду более щелочной.

Парадоксальным образом, эти ионы мешали вулканам растапливать Землю, так как они служили своеобразным "буфером", поглощавшим большую часть углекислого газа, которые выбрасывались из недр планеты, и превращавшим их в отложения карбонатов на дне океана. Благодаря этому доля СО₂ в атмосфере росла медленно, и Земля провела в "ледниковом периоде" свыше 200 миллионов лет.

Подобное свойство – теплая и очень щелочная вода – делало древнюю Землю очень похожей на то, каким сегодня выглядит Энцелад, спутник Сатурна, чей подледный океан обладает аналогичными свойствами. Это в принципе позволяет использовать ископаемые данные с Земли и данные современных наблюдений для оценки пригодности таких океанов к жизни и условий в них.

Источник: РИА Новости

Геолог Грант Янг (Grant Young) из Университета Западного Онтарио (Канада) представил необычную концепцию, которая, по его мнению, объясняет и некоторые загадки докембрийской геологии Земли, и скачок в развитии живой природы, произошедший в кембрийский период. 

Падение крупного небесного тела в океан, увы, не отставляет видимых ударных кратеров. Так как же найти виновника кембрийского взрыва? (Иллюстрация Alamy.) Примерно 570 млн лет назад на планете здорово изменился климат и засбоил углеродный цикл. Резко увеличилось и разнообразие видов живых существ: случился так называемый кембрийский взрыв. С давних пор учёные подозревают, что эти события так или иначе связаны, но вот об их первопричине единого мнения нет. С точки зрения г-на Янга, все эти коллизии могут быть привязаны к некоему катастрофическому столкновению нашей планеты с неким небесным телом, упавшим в покрытую водой часть Земли примерно 570 млн лет назад.

Как считает исследователь, столкновение было настолько мощным, что смогло скорректировать угол наклона земной оси, и это радикально изменило климат. Ну а поднятое в атмосферу огромное количество воды обеспечило загадочное окисление углерода в океанах, наблюдаемое в осадочных породах того времени. Последующая реорганизация климата стала, как ему кажется, краеугольным камнем последующего всплеска биоразнообразия. «Я не говорю, что теория столкновения на сто процентов верна, — осторожен в суждениях учёный. — Но всё это множество необычных перемен имело место практически одновременно, и самое убедительное из них — смена распределения ледяных массивов от тропиков до полюсов».

Речь идёт об известной гипотезе «Земля-снежок», согласно которой геологов не обманывают их глаза, ибо они действительно наблюдают ледниковые отложения в экваториальных и тропических зонах 600–700-миллионолетней давности. Грант Янг обращает внимание, что для этого периода (полного оледенения планеты) трудно найти непротиворечивое объяснение, совместимое с кажущимся отсутствием всепланетных оледенений во всей остальной истории Земли. Более того, уверяет геолог, убедительных свидетельств наличия в это же время следов ледников в полярных регионах нет.

Земля в эпоху тропических оледенений в представлении художника (иллюстрация MIT). Суть идеи, казалось бы, не нова: в 1975 году Джордж Уильямс (George Williams) из Аделаидского университета (Австралия) предположил, что в докембрийские времена планета имела угол наклона оси, значительно превышающий нынешний (23,5°), а именно около 54°. По его мысли, такой наклон мог быть создан титаническим столкновением двух планет, Земли и Тейи, которое произошло более четырёх миллиардов лет назад. Автор нынешней гипотезы полагает, что в этом пазле не хватало лишь завершающего элемента — другого мощного столкновения, случившегося 570 млн лет тому назад. До него из-за нелепого наклона земной оси экваториальные и тропические области часто освещались хуже полярных и тех же высоких широт. В итоге там образовывались «полярные» шапки... То есть, напротив, тропические ледяные шапки, как бы странно это ни звучало. Такой же наклон оси на полюсах других планет Солнечной системы не приводит к разнице температур в силу высокой плотности атмосферы. Но для Земли того времени, когда плотность атмосферы, судя по всему, была близка к нынешней, столь внушительный наклон не мог закончиться без серьёзных климатических последствий.

В 1990-х геологи нашли забавную аномалию в изотопном составе углерода в породах, впервые обнаруженных поблизости от Шурама в Омане. В тех скалах отношение углерода-13 к углероду-12 было самым низким изо всех когда-либо обнаруженных на планете. Позже этот резкий сбой в соотношениях так называемого органического и обычного углерода был выявлен в отложениях той поры по всему свету. Единственный логичный вывод изо всего этого напрашивается сам собой: что-то произошло с Мировым океаном. Сходные, хотя и более слабые спады в соотношениях изотопов уже случались, но все они ассоциировались с оледенением. Шурамская аномалия с оледенением напрямую не увязывалась. Следовательно, за окисление океанского углерода отвечало что-то другое, хотя попытки найти это «что-то» пока не привели к успеху. Согласно теории г-на Янга, окисление случилось само собой, когда огромные количества воды оказались в атмосфере, в контакте с кислородом.

Это событие, считает исследователь, должно было вызвать временное затопление обширных областей и образование русел огромных, хотя и короткоживущих, рек. Именно такими руслами он считает близкие по моменту формирования каньоны в Уругвае, Южной Австралии и Калифорнии — эдакие «шпигаты» для стока огромного количества воды, выпавшей в виде осадков в глубине континентов и «стремившейся» вернуться обратно в море.

Исходя из этого, дальнейший бум в развитии жизни был ожидаем. Потоки воды с континентов обогатили море огромным количеством самых разных минералов, а резко стабилизировавшийся климат вызвал к жизни тёплые водоемы по всей Земле, что подтолкнуло развитие всего живого. «Важные биологические инновации этого периода, обычно относимые к теории "Земли-снежка", могут быть связаны с большими переменами в окружающей среде, которые сопровождали предполагаемый сценарий столкновения с падением крупного небесного тела в океан, — пишет Грант Янг. — Если ударная природа аномалии Шурама верна, её всесторонние эффекты и "мгновенная" природа должны обеспечить один из самых полезных и точных маркеров в геологической летописи».

Легко догадаться, что большинство сторонников теории «Земли-снежка» в её нынешнем виде не будут в восторге от гипотезы г-на Янга. Что не менее важно, она не так проста в подтверждении, поскольку даже крупный удар, пришедшийся в воду, очень сложно отследить в силу понятных проблем с обнаружением ударного кратера.

Есть и другие «но». Удар такой силы (скорректировавший земную ось!), к тому же пришедшийся на тонкую океаническую кору, должен был пробить её. Следовательно, магма попала бы в атмосферу. И всё это хоть в какой-то степени должно было повлиять на геологию эпохи. Следы такого рода лишь предстоит обнаружить...

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Geological Society of America Today (доступен полный текст).

Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА

Где-то 600–700 млн лет тому назад на Земле приключилось нечто трудно представимое: она замёрзла. Суша, находившаяся в то время целиком в приэкваториальных и тропических областях, несёт на себе чёткие отпечатки ледников. Кажется очевидным, что на полюсах тоже вряд ли было слишком жарко.

Типичный земной экваториальный пейзаж примерно 650 млн лет назад (иллюстрация Wikimedia Commons).Когда такая теория была высказана впервые, на неё обрушилась жесточайшая критика. Возражения сводились к двум основным тезисам: Земля не могла попасть в такое состояние и не могла из такого состояния выйти. Поясним: оледенения на Земле бывали часто, но только не планетарных масштабов. У нашей планеты есть эффективные системы обратной связи, препятствующие событиям такого рода. Например, при падении температуры океана растворимость газов в нём растёт, так что углерод органического происхождения должен быстро связываться в углекислый газ и насыщать атмосферу, вплоть до резкого усиления парникового эффекта. Последний ещё до окончания сковывания планеты льдами резко выровнял бы температуру, не допустив глобального оледенения.

Наконец, если бы вдруг это случилось, отмечали противники теории, разморозка была бы чрезвычайно трудна, а тотальная гибель жизни — неизбежна. Без открытой воды в атмосфере почти не было бы облаков, а высокая отражающая способность льда вела бы к потере Землёй энергии, полученной с солнечным светом. Какой механизм мог бы нагреть её, когда даже вулканическая деятельность под ледниковым щитом затруднительна (как в сегодняшней Антарктиде) — а значит, осложнено и вторичное насыщение углекислым газом? К тому же, если температура на экваторе была близка к антарктической, на полюсах теоретически мог выпасть сухой лёд, дополнительно выводивший углекислый газ из атмосферы.

Геолог Хуэй Мин Бао (Huiming Bao) из Университета штата Луизиана (США) был одним из противников теории Земли-снежка. Но исследования образцов упомянутого периода подвели учёного к мнению о правоте гипотезы. Однако важно было ответить на второй вопрос: как и когда полностью замёрзшая Земля могла оттаять, если ледяное покрытие и отсутствие облаков, напротив, должны были охладить её до предела?

Микрофотографии баритов, бедных кислородом-17 (фото Huiming Bao et al.).Чтобы решить эту головоломку, учёные исследовали бариты BaSO₄ той далёкой эпохи. Как выяснилось после анализа образцов из Южного Китая, именно в баритах, близких к периоду глобального оледенения, был сильный дефицит кислорода-17 и избыток кислорода-18 в сравнении с нормальными земными концентрациями. Сначала столь странное изотопное состояние приписали эффекту сильнейшей эрозии, характерной для периода после отступления оледенения. Однако оледенений на Земле было много, а вот слоёв, обеднённых кислородом-17, пока больше не замечено.

Как полагает в связи с этим сам г-н Бао, это значит, что время резкого обеднения баритов кислородом-17 может быть маркером длительности периода, когда формирующиеся бариты были лишены доступа к такому кислороду. Хотя учёный считает преждевременным называть точные причины изотопного обеднения, он говорит, что уже сейчас можно использовать его для датирования периода «глобального оттаивания». Согласно расчётам, такие аномально обеднённые кислородом-17 бариты характерны для периода не более 0,00–0,99 млн лет.

Авторы исследования увязывают восстановление нормального содержания изотопа кислорода-17 с восстановлением нормальной же атмосферы. По их мнению, чтобы выйти из климатического нокаута и растаять, Земле требовалось в 350 раз больше углекислого газа, чем сегодня. Они считают, что такая концентрация сопровождалась малым количеством кислорода в атмосфере или же его почти полным отсутствием. После того как вулканы доставили в атмосферу избыточное количество углекислого газа, который на замёрзшей Земле некому было потребить, началось сверхинтенсивное глобальное потепление с положительной обратной связью. В период потепления и восстановления нормального состояния планеты, теоретизируют авторы работы, содержание кислорода-17 должно было быть минимальным.

Иными словами, нормальное положение дел восстановилось по геологическим меркам быстро — менее чем через миллион лет. Чрезвычайно быстро, если учесть катастрофический характер оледенения и связанный с ним процесс массового вымирания организмов. Строго говоря, раскрученный в 1980-х годах сценарий ядерной зимы не столь жесток, как случившееся в эпоху Земли-снежка.

«Что бы ни произошло на Земле, она восстановится, и весьма быстро, — подчёркивает Хуэй Мин Бао. — Планета выжила, и жизнь продолжилась даже после этого убийственного события. Единственное, что изменилось, — состав жизни. Другими словами, что бы люди ни делали Земле, жизнь устоит. Вот только останутся ли люди её частью...»

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, где можно ознакомиться и с его полным текстом.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Учёные из Чикагского университета (University of Chicago) представили новое исследование, свидетельствующее в пользу так называемой Земли-снежка (Snowball Earth) – предполагаемого глобального оледенения, действовавшего на планете примерно 650-750 миллионов лет назад.

Красными точками показаны места находок формаций, свидетельствующих об оледенении, чей возраст соответствует предполагаемому периоду "Snowball Earth". Как видно, они встречаются по всему миру (иллюстрация New Scientist) Новый эксперимент геологов должен был дать ответ на главный вопрос, возникающий у её противников: каким образом планета потом оттаяла, ведь снежно-ледяной покров хорошо отражает лучи, ещё больше усиливая охлаждение?

Диаграмма, демонстрирующая схему движения морских ледников в эпоху "Snowball Earth", в итоге приведшего к накоплению пыли на значительной части поверхности планеты. Ранее оттепель объясняли появлением в атмосфере большого количества углекислого газа от вулканов. Однако последние исследования показывают, что уровень СО₂ в то время составлял лишь десятую часть от требуемого для растапливания льда количества (иллюстрация Goodman, Pierrehumbert/Chicago University)Дориан Эббот (Dorian Abbot) и Реймонд Пьергумберт (Raymond Pierrehumbert) использовали климатическое моделирование, чтобы изучить влияние пыли, попадавшей в атмосферу в результате вулканических извержений и выветривания горных пород.

Они обнаружили, что поверхность Земли в то время достаточно быстро загрязнялась, особенно в тех регионах, где редко выпадал снег. Её отражающие свойства при этом настолько сильно изменялись, что огромные участки планеты могли поглощать солнечный свет и постепенно растапливать лёд.

   Таким образом, утверждают учёные, загадка оттепели может быть легко решена, если признать, что наша планета была скорее "грязевым комком", нежели "снежком". Эту гипотезу геологи намереваются проверить, поискав ископаемую пыль в отложениях того периода. Статья чикагских специалистов опубликована в Journal of Geophysical Research – Atmospheres, а прочесть её можно здесь (PDF-документ). 

Источник: MEMBRANA

Примерно с 750 до 650 миллионов лет назад разбалансированный механизм климата сделал нашу планету такой, как на этой картинке. Удивительно, что жизнь ухитрилась тогда не прерваться (иллюстрация с сайта physicsworld.com)  Примерно 700 миллионов лет назад, когда глобальное оледенение было настолько мощным, что льды доходили до экватора, в океане оставались свободными небольшие районы. Ключ к выживанию биосферы в один из самых критических для неё моментов обнаружили учёные из Британии и Австралии.

Структуры типа HCS возникают на морском дне, когда над ним регулярно проходят крупные волны. Открытие означает, что в некоторых районах планеты даже в стертовское оледенение существовала не занятая льдами вода.

По мнению авторов статьи, вышедшей в журнале Geology, такие участки были оазисами, которые помогли биосфере пережить тяжёлый период. Хотя значительная часть жизни тогда была уничтожена, часть организмов перенесла и холод, и длительное заточение под мощным льдом, чтобы позже прийти к новому всплеску эволюции.

Как сообщает BBC, эта находка является важным кусочком мозаики в гипотезе "Земли-снежка" (Snowball Earth), получившей не так давно прямое подтверждение. Здесь ещё не до конца понятны причины столь сильного оледенения планеты, хотя учёные уже выяснили ряд интересных деталей последующего оттаивания.

О том, как жизнь могла сохраниться в течение эпох даже без света, рассказали необычный эксперимент с фототрофами и открытие древних бактерий в кровавом водопаде. Теперь же выясняется, что даже в самые суровые моменты криогения кое-где в океане оставались участки, дававшие микроорганизмам доступ к солнечным лучам и кислороду.

Источник: MEMBRANA

Палеогеологам удалось объяснить парадокс, который напрямую связан с гипотетическим периодом глобального обледенения Земли. Заодно они нашли подтверждение теории, известной как «Земля-снежок»

Бескрайняя ледяная пустыня (Википедия) В конце неопротерозойской эры (примерно 1000 млн лет назад — 542 млн лет назад) на нашей планете происходило множество важных и часто загадочных событий. В то время раскололся на части суперконтинент Родиния, а потом Землю полностью сковали льды (этот процесс описывает теория «Земля-снежок»). В то же время появились первые макроскопические животные – представители эдиакарской фауны, которые больше напоминали растения. Тогда же подскочил уровень кислорода в океане и в атмосфере и произошло событие, которое долгое время ученые не могли объяснить — почему-то в карбонатных породах того времени отмечается резкое сокращение количества изотопов С₁₃.

Выяснить причину этого скачка удалось профессору Кристиану Бьерраму (Christian Bjerrum) из Копенгагенского университета, и доктору Дону Кенфилду (Don E. Canfield) из Университета Южной Дании.

Откуда в океане оказалось столько углерода

«Датирование при помощи U-Pb-метода показывает, что эта аномалия случилась примерно 551 млн лет назад и длилась от одного до 10 млн лет. Концентрация изотопов С₁₃ упала до неожиданно низких уровней», — пишут авторы.

Чтобы раскрыть секрет аномалии и понять, что же послужило причиной этого падения, Бьерраму и Кенфилду необходимо было выяснить, откуда углерод поступал в океан. Таких источников могло быть два – активная вулканическая деятельность в районе срединно-океанических хребтов и осаждение на дно мертвой органики. Правда, в случае поступления углерода в результате вулканической деятельности в породах присутствовало бы большое количество серы. Но ее оказалось немного: «Наши исследования состава океанических пород показывают, что содержание сульфатов в океане было небольшим и значительно ниже, чем в современном океане», — говорит Бьеррам. Это означает лишь одно – вулканы тогда играли вовсе не основную роль в поставке углерода. Значит, основной его источник – мертвая органика.

Метан замерзает и оттаивает

В условиях недостатка кислорода и низких температур органические вещества в океане разлагались не полностью, в результате выделялся метан. В обычных условиях метан представляет собой газ. Но на большой глубине при большом давлении и при низких температурах он образует с водой устойчивые комплексные соединения – клатраты (клатраты такого состава называют газогидратами). Когда температура стала повышаться, запустился процесс распада этих соединений с выделением газообразного метана. В итоге определенное количество метана попало и в атмосферу. А это сильный парниковый газ, из-за которого температура повысилась еще больше и лед начал таять еще быстрее.

«Модель, которую мы построили, показывает, что падение изотопов С₁₃ связано с высвобождением метана из клатратов. Этот вывод имеет несколько следствий – аномалия длилась, скорее, два миллиона лет, а не десять. Температура должна была повыситься максимум на 10−15 градусов. Этот процесс также должен был сопровождаться повышенными концентрациями кислорода в атмосфере», — пишут ученые.

Подробное описание превращений углерода в неопротерозойскую эру можно прочитать в статье профессора Бьеррама и Канфилда «Towards a quantitative understanding of the late Neoproterozoic carbon cycle», которая опубликована в последнем номере журнала PNAS.

В прошлом году, мы уже рассказывали о полученных новых подтверждениях теории "Земли-снежка".

Источник: Infox.ru

В промежутке между двумя мощными оледенениями в морях обитали одноклеточные организмы. Они спасались от холода и хищников при помощи раковины-панциря. Ученые считают, что эти организмы были похожи на современных раковинных амеб.

Панцирный одноклеточный организм    В конце неопротерозойской эры нашу планету полностью покрывали льды. Эта гипотеза носит красивое название «Земля-снежок». Считается, что это оледенение пережили совсем немногие виды. Например, практически все достаточно сложно организованные (имеющие ядро и оболочку) водоросли, к сожалению, исчезли. Но когда лед растаял, произошел настоящий взрыв жизни. Именно тогда появились самые необычные животные, которых когда-либо создавала природа, – представители эдиакарской фауны. Палеоклиматические данные говорят о том, что глобальное оледенение разделялось на два периода – Мариноанское и Стуртианское оледенения. В промежутке между ними произошло небольшое потепление, и лед, по-видимому, стал немного таять.

Одноклеточные с панцирем

    Группе ученых под руководством доктора Тани Босак (Tanja Bosak) из Массачусетского технологического института удалось обнаружить ископаемые останки удивительных одноклеточных организмов, которые появились как раз в эпоху этого потепления между двумя оледенениями примерно 710 млн. лет назад. «Мы достаточно хорошо знаем, что происходило до глобального оледенения, но вот о том, что происходило в период между Мариноанским и Стуртианским оледенением –данных очень мало», -- говорит Босак.

    Ученым удалось найти раковины одноклеточных организмов в отложениях на севере Намибии и Монголии. При помощи электронного микроскопа они рассмотрели их строение. Если в отложениях из Намибии преобладали круглые раковины, то монгольские отличались более вытянутой формой. Как объясняет Босак, каждая раковина имела отверстие (устье) для ложноножки, с помощью которой одноклеточные передвигались.

Амебы строили раковину

    С помощью рентгеноспектрального анализа ученые выяснили состав раковин. «Толщина этих раковин не превышала десяти микрон, они состояли из глинистых минералов разного размера и возраста. Это свидетельство того, что одноклеточные строили раковины из частиц, которые свободно плавали в воде, и скрепляли их выделениями цитоплазмы», -- пишут авторы. По-видимому, раковины защищали одноклеточных от многих неприятностей, например, холодной температуры и хищников.

Источник:  Infox.ru